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项目单元 19 三相异步电动机的启动和正反转控制

项目单元 19 三相异步电动机的启动和正反转控制. 19.1 训练目标 1 ．通过编程并上机操作训练，加深对基本指令的理解。 2 ．熟练掌握编程的方法和技巧，进一步熟悉编程器的使用。 3 ．进一步理解 PLC 工作原理，掌握 PLC 外围的接线方法。 19.2 实训设备和器件 任务所需实训设备和器件见表 19-1 表 19-1 实训设备和元件明细表. 19.3 相关知识. FX2N 可编程控制器的基本逻辑指令有 27 条（本项目单元只介绍 18 条，其他的分别在后面的项目中描述），其指令助记符及其功能如表 19-2 所示。.

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项目单元 19 三相异步电动机的启动和正反转控制

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  1. 项目单元19 三相异步电动机的启动和正反转控制 19.1 训练目标 1．通过编程并上机操作训练，加深对基本指令的理解。 2．熟练掌握编程的方法和技巧，进一步熟悉编程器的使用。 3．进一步理解PLC工作原理，掌握PLC外围的接线方法。 19.2 实训设备和器件 任务所需实训设备和器件见表19-1 表19-1 实训设备和元件明细表

  2. 19.3 相关知识 FX2N可编程控制器的基本逻辑指令有27条（本项目单元只介绍18条，其他的分别在后面的项目中描述），其指令助记符及其功能如表19-2所示。 表19-2 基本逻辑指令一览表

  3. 表19-2 基本逻辑指令一览表

  4. 项目学习情境1 FX系列PLC的基本指令及编程方法 1．逻辑取指令和线圈驱动指令LD、LDI、OUT （1）取指令LD(Load)、取反指令LDI(Load Inverse)：通常用于将常开、常闭触点与主母线连接，同时也与后面叙述的ANB指令组合在分支起点处使用。指令使用器件：X，Y，M，T，C，S的指令接点。 （2）线圈驱动指令OUT（Out）: 用于驱动输出继电器、辅助继电器、状态寄存器、定时器、计数器，不能对输入继电器使用。OUT指令使用器件：Y，M，T，C，S和F的线圈。 以上三条指令使用方法如图19－1所示。 2．触点串联指令AND、ANI 与指令AND（And）、与非指令ANI（And Inverse）为常开、常闭触点的串联指令。在使用时注意以下几点： （1）AND 、ANI指令是用于一个触点的指令，串联触点的数量不限，即可以多次使用AND 、ANI指令，其目标元件是X、Y、M、T、C和S的接点。使用说明如图19－2所示。 （2）在连续输出中不能采用图19－2所对应的指令语句，必须采用后面要讲到的堆栈指令，这样将使得程序步增多，因此不推荐使用图19－3中梯形图的形式。

  5. 3．触点并联指令OR、ORI 或指令OR(Or)、或非指令ORI (Or Inverse)：为常开、常闭触点的并联指令，使用说明如图19-4所示。OR、ORI仅用于并联连接的一个触点的指令。OR、ORI指令是对其前面LD、LDI指令所规定的触点再并联一个触点，并联的次数不受限制，即可以连续使用。它的目标元件是X、Y、M、T、C和S。

  6. 4．上升沿和下降沿的取指令LDP、LDF 上升沿的取指令LDP用于在输入信号的上升沿接通一个扫描周期；下降沿的取指令LDF用于在输入信号的下降沿接通一个扫描周期，指令后缀P表示上升沿有效，F表示下降沿有效，在梯形图中分别用 和 表示。 LDP、LDF指令的使用说明如图19-5所示。使用LDP指令，Y1在X1的上升沿时刻（由OFF到ON时）接通，接通时间为一个扫描周期；使用LDF指令，Y2在X3的下降沿时刻（由OFF到ON时）接通，接通时间为一个扫描周期。

  7. 5．上升沿和下降沿的与指令ANDP、ANDF ANDP为在上升沿进行与逻辑操作指令，ANDF为在下降沿进行与逻辑操作指令。 ANDP、ANDF指令的使用如图19-6所示。使用ANDP指令编程，使输出继电器Y1在辅助继电器M1闭合后，且在X1的上升沿（由OFF到ON）时仅接通一个扫描周期；使用ANDF指令，使Y2在X2闭合后，且在X3的下降沿（由ON到OFF）时仅接通一个扫描周期。即ANDP、ANDF与指令仅在上升沿和下降沿进行一个扫描周期与逻辑运算。

  8. 6．上升沿和下降沿的或指令ORP、ORF ORP为在上升沿或逻辑操作指令，ORF为在下降沿或逻辑操作指令。 ORP、ORF指令的使用如图19-7所示。使用ORP指令，辅助继电器M0仅在X0、X1的上升沿（由OFF到ON）时刻接通一个扫描周期；使用ORF指令，Y0仅在X4、X5的下降沿（由ON到OFF）时刻接通一个扫描周期。

  9. 7．电路块的并联连接指令ORB ORB（Or Block）是块或指令，用于电路块的并联连接。 两个或两个以上的触点串联连接的电路称为“串联电路块”，当并联连接“串联电路块”时，在支路起点要用LD、LDI指令，而在支路终点要用ORB指令。ORB指令无操作目标元件。 在使用时有两种使用方法，一种是在要并联的两个块电路后面加ORB指令，即分散使用ORB指令，其并联电路块的个数没有限制，如图19-8所示；另一种是集中使用ORB指令，集中使用ORB的次数不允许超过8次。所以不推荐集中使用ORB指令的这种编程方法。

  10. 8．电路块串联连接指令ANB ANB（And Block）为块与指令，用于电路块的串联连接。 两个或两个以上的触点并联连接的电路称为“并联电路块”，将“并联电路块”与前面电路的串联连接时，梯形图分支的起点用LD或LDI指令，在并联电路块结束后使用ANB指令。ANB无操作目标元件。ANB指令和ORB同样有两种用法，不推荐集中使用的方法。ANB指令的使用如图19-9（a）所示，对图（b）所示的梯形图编程，应采用（c）的形式编程，这样可以简化程序。 9．空操作指令NOP NOP（No Operation）为空操作指令。NOP是一条无动作、无目标元件的程序步，它有两个作用：一是在执行程序全部清除后用NOP显示；二是用于修改程序，利用在程序中插入NOP指令，修改程序时可以使程序步序号的变化减少。 10．逻辑取反指令INV INV取反指令用于将运算结果取反。当执行到该指令时，将INV指令之前的运算结果（如LD、LDI都）变为相反的状态，如由原来的OFF到ON变为由ON到OFF的状态。INV指令的使用如图19-10所示，图中用INV指令实现将X0状态取反后驱动Y0，在X0为OFF时Y0得电，在X0为ON时Y0失电。 在使用中应注意以下几点： （1）该指令是一个无操作数的指令； （2）该指令不能直接和主母线连接，也不能象OR、ORI单独使用。

  11. 11．程序结束指令END END程序结束指令。END是一个与元件目标无关的指令。PLC的工作方式为循环扫描工作方式，即开机执行程序均由第一句指令语句（步序号为0000）开始执行，一直执行到最后一条语句END，依次循环执行，END后面的指令无效（PLC不执行）。所以利用在程序适当位置插入END，可以方便地进行程序的分段调试。

  12. X000 X001 Y001 X001 Y001 X000 Y001 (b)时序图 (a)自锁电路 图19-11 自锁电路举例分析 项目学习情境2 典型的控制回路分析 1．自保持（自锁）电路。在PLC控制程序设计过程中，经常要对脉冲输入信号进行保持，这时常采用自锁电路。自锁电路的基本形式如图19-11所示。将输入触点X001与输出线圈的动合触点Y001并联，这样一旦有输入信号（超过一个扫描周期），就能保持Y001有输出。要注意的是，自锁电路必须有解锁设计，一般在并联之后采用某一动断触点作为解锁条件。如图19-11中的X000触点。

  13. M101 X002 M100 X000 X000 M100 X001 M101 M100 X002 X001 M100 M101 M101 Y000 M100 Y000 Y001 Y001 M101 (b)时序图 (a)优先电路 图19-12 优先电路举例分析 （2）优先（互锁）电路。如图19-12所示，输入信号X000和X001，先到者取得优先权，后到者无效。例如在抢答器程序设计中的抢答优先，又如防止控制电动机的正、反转按钮同时按下的保护电路。图19-12所示为优先电路例图。若X000先接通，M100自保持使Y000有输出，同时M100常闭接点断开，即使X001再接通，也不能使M101动作，故Y001无输出。若X001先接通，则情形正好与上述相反。优先电路在控制环节中可实现信号互锁。 但该电路存在一个问题：一旦X000或X001输入后，M100或M101被自锁和互锁的作用，使M100或M101永远接通。因此，该电路一般要在输出线圈的前面串联一个用于解锁的动断触点，如图19-18（a）中所示的动断触点X002。

  14. 19.4 训练内容和步骤 1.训练内容和控制要求 按照三相异步电动机控制原理图（见任务单元6图6-3所示）接线或用控制模板代替。 （1）启动控制。设计一个三相异步电动机的控制程序，要求按下启动按钮，电动机启动并连续运转，按下停止按钮电动机停止转动。 （2）电动机正、反转控制。设计电动机正、反转控制程序。要求按正转按钮电动机正转，按反转按钮电动机反转，为防止主电路短路，正、反转切换时，必须先按下停止按钮后再启动。 2.训练步骤及要求 （1）输入点和输出点分配。输入点和输出点分配见表19-3。 （2）PLC接线图。 按照图19-13完成PLC的接线，输入端的电源利用PLC提供的内部直流电源，也可以根据功率单独提供电源。若实验用PLC的输入端为继电器输入，也可以用220V交流电源。注意停止按钮采用动断按钮。

  15. KM1 KM2 SB1 Y000 X000 SB2 X001 KM2 KM1 Y001 SB3 X002 COM ~220V FU COM PLC 图19-13 PLC端子分配（I/O）接线图 表19-3 输入点和输出点分配表

  16. （3）程序设计 图19-14为电机启动控制的梯形图。简单启动控制只用到正转按钮、停止按钮两个输入端，输出只用到KM1交流接触器。该程序采用典型的自保持电路。合上电源刀开关通电后，停止按钮接通，PLC内部输入继电器X000的动合触点闭合。按正转按钮，输出继电器Y000导通，交流接触器KM1线圈带电，其连接在主控回路的主触点闭合，电机通电转动，同时Y000的动合触点闭合，实现自锁。这样，即使松开正转按钮，仍保持Y000导通。按停止按钮，X000断开，Y000断开，KM1线圈失电，主控回路的主触点断开，电机失电而停转。 图19-15为电机正转、反转控制程序，采用自锁和互锁控制。在图19-18的接线图中，将两个交流接触器的动断触点KM1、KM2分别连接在KM2、KM1的线圈回路中，形成硬件互锁，从而保证即使在控制程序错误或因PLC受到影响而导致Y0、Y1两个输出继电器同时有输出的情况下避免正、反转接触器同时带电而造成的主电路短路。 由于停止按钮采用动断按钮，在通电后，X0动合触点闭合。若先按正转按钮X1，Y0导通并形成自锁。同时，Y0的动断触点断开，即使按反转按钮Y1也无法接通，也就无法实现反转。 在正转的情况下，要想实现反转，只有先按一下停止按钮，使Y000失电，从而正转接触器断电，即使松开停止按钮Y000、Y001仍失电。再按反转按钮后，由于Y000失电，其动断触点闭合，Y001导通，反转接触器KM2线圈带电。接在图6-3所示主控回路中主触点闭合，由于电源相序变化，电机反转。 同样，在反转状态要正转，都需要先按停止按钮。

  17. X000 X001 Y000 Y000 X000 Y001 X001 END Y000 图19-14 电动机启动控制程序 Y000 X000 Y000 X002 Y001 Y001 END 图19-15电动机正、反转控制程序

  18. 19.5实训报告要求和考核标准(实训考核项目、内容、要求及评分标准见表19-4)19.5实训报告要求和考核标准(实训考核项目、内容、要求及评分标准见表19-4) （4）运行与调试程序 ①将梯形图程序输入到计算机。 ②下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。观察能否实现正转，在正转的情况下能否直接转换成反转；同时按下正转、反转按钮会出现什么情况等。 ③调试运行并记录调试结果。 3．思考与练习 （1）如何通过程序实现软互锁？ （2）根据给出的梯形图，写出指令表。 （3）什么是自锁？什么是互锁？总结出在什么场合下使用。

  19. 表19-4 实训考核标准

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